具有紧急耗尽模式的电力船舶推进系统和控制方法与流程

具有紧急耗尽模式的电力船舶推进系统和控制方法


背景技术：

1.以下美国专利提供了背景信息，并通过引用全部并入本文。
2.美国专利号6,507,164公开了一种具有基于电流的功率管理的拖曳电机，包括：电机；电机控制器，其具有用于向电机提供电压的输出；以及电流传感器，其用于测量流过电机的电流。一经确定拖曳电机已在其连续负荷极限以上运行预定时间段，电机控制器就开始降低电机的电压输出，直到达到可接受的输出电压。在另一个实施例中，控制器以具有三组不同的操作参数的三种不同的模式进行操作，即：正常模式，其中，输出被设置为命令电平；电流限制模式，其中，输出被设置为安全的预定电平；以及过渡模式，其中，输出从预定电平递增地改变到命令电平。
3.美国专利号6,652,330公开了一种用于控制船舶的电气系统的方法，该方法包括以下步骤：测量电池电势，将电池电势与阈值电压幅值进行比较，然后在电压电势低于阈值电压幅值时断开多个电力消耗设备中的一个或多个。这样做是为了避免有害条件，其中当多个电力消耗设备正在运行并从交流发电机吸取足够的电流以防止电池正确充电时，船舶的发动机以怠速运行并试图对电池充电。在这些情况下，当电池试图为负载提供所需的额外电流时，电池电势实际上可能会耗尽。
4.美国专利号6,885,919公开了一种过程，通过该过程，船舶的操作员可以调用计算机程序的操作，该计算机程序调查可以提高船舶航程的各种替代方案。确定船舶的当前位置与所需航路点之间的距离，并将其与船舶的航程进行比较，该航程是根据可用燃油、船舶速度、燃油使用率和发动机转速确定的。该计算机程序从理论上研究了发动机转速变化将获得的结果。回顾了发动机转速的增加和降低，并根据这些新的发动机转速计算附加理论范围。当确定发动机转速的有利变化时，通知船舶的操作员。
5.美国专利号7,218,118公开了一种用于监测船舶推进系统的电池状况的方法，该方法提供了测量电池的电压特性，将电压特性与预选阈值进行比较，以及根据电压特性和阈值的相对幅值来评估电池的状况。当电池和电负载之间的连接关系改变时，在连接事件之后测量电池的电压特性。
6.美国专利号7,385,365公开了一种对无刷电机的误差检测方法，其中测量或确定至少一个第一电机参数，并基于第一电机参数估计第二估计电机参数。将第二估计电机参数与第二测量或确定电机参数进行比较。通过比较可以找出电机的误差。
7.美国专利号10,723,430公开了一种用于船艇的螺旋桨推进系统，该系统包括至少一个电机和可由电机驱动的螺旋桨。螺旋桨是一种表面穿透式螺旋桨。该推进系统包括具有侧壁的箱体，电机固定在侧壁上，以及盖部，表面穿透式螺旋桨的外驱动施加在盖部上。侧壁和盖部包括电机轴和外驱动轴分别穿过的孔。箱体包括从驱动轴到外驱动轴的运动传输装置，并且推进系统包括用于将箱体固定到船艇横梁的装置。


技术实现要素：

8.提供本发明内容是为了介绍以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容
不旨在识别所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
9.在一个实施例中，电力船舶推进系统被配置为推进船舶，并包括锂离子(li)电池、具有由li电池供电的电机的船舶驱动，以及被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入的用户输入设备。该系统还包括控制器，控制器被配置为确定li电池的电池电荷水平，并且一旦电池电荷水平达到最低电荷水平，通过停止从li电池到船舶驱动的功率输送，为li电池保留与正常操作区域(noa)相关联的li电池的最低电荷水平。响应于紧急耗尽模式的选择，当电池电荷水平低于最低电荷水平时，功率从li电池输送到船舶驱动。
10.在一个实施例中，一种控制被配置为推进船舶的电力船舶推进系统的方法包括：确定为船舶驱动供电的锂离子(li)电池的电池电荷水平，并且一旦电池电荷水平达到最低电荷水平，通过停止从li电池到船舶驱动的功率输送，为li电池保留与正常操作区域(noa)相关联的li电池的最低电荷水平。接收选择紧急耗尽模式的用户输入，并且响应于该选择，当电池电荷水平低于最低电荷水平时，来自li电池的功率被输送到船舶驱动。
11.本发明的各种其他特征、目的和优点将从以下描述和附图中显而易见。
附图说明
12.参考下图描述本公开。
13.图1是根据本公开的具有示例性电力船舶推进系统的船舶的示意描述。
14.图2是根据本公开的另一示例性电力船舶推进系统的示意图。
15.图3是根据本公开的一个实施例的具有用户输入设备的示例性电池外壳，该用户输入设备被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入。
16.图4是根据本公开的另一实施例的被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入的示例性显示器。
17.图5是举例说明根据本公开的用于控制电力船舶推进系统的方法或其部分的流程图。
具体实施方式
18.本发明人已经认识到，与陆地车辆的电动推进相比，电力船舶推进带来了额外的挑战和安全问题。对于船舶推进而言，一个被放大或增加的挑战是电池航程，并有效管理船舶用户的航程焦虑和电池利用率。由于电池不足而搁浅在水体中，对船舶的用户来说是一个问题，并且往往比陆地车辆的用户更为重要，因为用户无法轻松离开船舶，并且可能处于不容易呼叫或获得帮助的情况下。因此，用户报告称，在操作电力船舶推进系统时，他们的焦虑感增加，尤其是高度关注保持足够的电池电量以到达目的地和/或海岸的方面。
19.在认识到相关技术中的上述挑战后，发明人研究了公开的系统和方法，使用户能够在明确输入和同意的情况下，在紧急情况下获取更多存储在li电池中的功率。虽然这样做可能会降低电池的性能，但发明人已经认识到，船舶应用可能会给用户带来这样的境况：电池损坏比搁浅在水体中要好。
20.锂离子(li)电池都具有与电池正常工作区域(noa)相关联的最低电荷水平或最小放电电压。noa是为电池规定的正常工作电压范围，设置电池应保持的最大和最小电压水
平，以保持电池的运行和安全。一般情况下，li电池单体不应耗尽至低于其最低电荷水平，每个单体的电荷水平通常在2.4v到3.0v之间。举一个示例，li单体的标称电压为3.7v，最大电压为4.2v，最小电压为2.7v。如果违反了电池的这些限制—例如，在任何一个或多个单体放电到低于2.7v的情况下违反了最低电荷水平—这可能会导致单体状况不稳定。锂电池在低于最低电荷水平放电时会经历不必要的化学反应，这可能导致其内阻永久显著升高。它们的容量也可能受到影响，这意味着电池单体可以存储的最大电荷量将减少。
21.因此，较大的li电池具有被配置为提供欠压保护的控制电路。为了保护电池及其使用寿命，控制电路被配置为在电荷水平达到或低于最低电荷水平时断开电池与负载的连接，以保留最低电荷水平并防止电池过度放电至发生损坏的水平。
22.公开的li电池系统和控制方法被配置为允许用户在电池达到最低电荷水平后利用剩余电量。系统被配置为要求快速用户输入以启用紧急耗尽模式，从而允许在紧急情况下访问剩余电池电量。在一些实施例中，所公开的系统被配置为与提供紧急耗尽模式选择的用户输入相关联地提供警告，告知用户在该模式下使用电池可能损坏电池、使保修无效或影响保修等。
23.系统包括用户输入设备，其被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入。用户输入设备可以是电池上的物理元件，例如电池上的开关或船舶上的其他地方，或者可以是电子输入，例如显示器上的按钮。控制器被配置为保留li电池的最低电荷水平，并且一旦电池的电池电荷水平达到最低电荷水平，就停止从li电池向电机的功率输送，除非用户选择了紧急耗尽模式。响应于紧急耗尽模式的选择，控制器停止保留最低电荷水平，并在电池电荷水平低于最低电荷水平时允许从li电池向电机的功率输送。
24.保修无效警告可与提供紧急耗尽模式选择的用户输入设备相关联而提供，告知用户与选择紧急耗尽模式相关的电池保修政策和/或告知用户该模式的使用可能会损坏电池。例如，保修无效警告可能位于选择器开关附近的li电池外壳上。可替换地或另外地，保修无效警告可与选择紧急耗尽模式的选项一起显示在用户界面显示器上。
25.控制器可被配置为记录紧急耗尽模式的使用情况，包括记录模式启用的日期/时间，存储模式启用的持续时间(例如，运行时间)，存储模式启用时电池内的最低电荷水平或单体电压等。
26.控制器可进一步被配置为向用户提供关于断开紧急耗尽模式的指导。例如，控制器可以被配置为一旦满足预定条件，就向用户呈现取消选择紧急耗尽模式的通知。例如，取消选择通知可以在舵机处的显示器或与li电池系统相关联的显示器上提供。例如，一旦在电池电荷水平低于最低电荷水平后对电机进行键循环(key cycled)(即，关闭然后重新打开)，一旦向li电池提供阈值充电电流，和/或一旦电池电荷水平变得大于最低电荷水平，则可提供通知。
27.图1描述了具有电力船舶推进系统2的船舶1的示例性实施例，该系统被配置为通过操作员经由转向控制系统或通过被配置为自动控制船舶转向以将船舶转向预定位置或全局位置的引导系统所指示的方向推进船舶。参考图1和图2的实施例，电力推进系统2包括：至少一个电力船舶驱动3，其具有被配置为通过旋转螺旋桨10来推进船舶1的电机4；以及功率存储系统16和用户界面系统35。在图2的实施例中，电力船舶推进系统2包括舷外船舶驱动3，其具有位于其中(例如位于舷外船舶驱动的罩50内)的电机4。鉴于本公开，本领域
的普通技术人员将理解，船舶推进系统2可以包括其他类型的电力船舶驱动，例如船内驱动或船尾驱动。电力船舶驱动3由存储系统16中的一个或多个电池18供电。
28.电机4可以是例如无刷电机，例如无刷dc电机。在其他实施例中，电机可以是dc有刷电机、ac无刷电机、直接驱动、永磁同步电机、感应电机或将电力转换为旋转运动的任何其他设备。在一些实施例中，电机4包括已知配置的转子和定子。
29.电机4与功率存储系统16电气连接并由其供电。功率存储系统16存储用于为电机4供电的能量，并且可以再充电，例如当电机4不使用时，通过连接到岸电进行再充电。功率存储系统16包括一个或多个锂离子(li)电池18，每个li电池18由多个电池单体组成。
30.电机4可操作地连接到螺旋桨10，并被配置为旋转螺旋桨10。如相关领域的普通技术人员所知，螺旋桨10可以包括一个或多个螺旋桨、叶轮或其他推进器设备，并且术语“螺旋桨”可用于指代所有此类设备。在一些实施例中，如图1所示，电机4可以通过齿轮系统7或变速器连接到螺旋桨10并被配置为旋转螺旋桨10。在这样的实施例中，齿轮系统7将电机输出轴5的旋转转换为螺旋桨轴8，以调整旋转转换和/或将螺旋桨轴8与驱动轴5断开，这在本领域中有时被称为“空档”位置，其中驱动轴5的旋转不被转换为螺旋桨轴8。各种齿轮系统7或变速器在相关领域中是众所周知的。在其他实施例中，电机4可以直接连接到螺旋桨轴8，从而驱动轴5的旋转以恒定且固定的比率直接传送到螺旋桨轴8。
31.功率存储系统16还包括电池控制器20，其被配置为监测和/或控制功率存储系统16的各个方面。电池控制器20还可以被配置为接收来自功率存储系统16内的电流传感器、电压传感器和/或其他传感器的信息，例如接收关于功率存储系统16的每个电池18内的每个电池单体或电池单体组的电压、电流以及温度的信息。例如，电池控制器20可以接收来自功率存储系统16内一个或多个传感器(例如功率存储系统16外壳(在一些实施例中，为单个li电池18的外壳)内的一个或多个电压传感器、电流传感器和温度传感器)的输入。电压传感器可以被配置为感测电池18内的电压(例如，单体电压传感器被配置为感测li电池中单个单体或单体组的电压)，并且一个或多个温度传感器可以被配置为感测电池18的外壳或一个或更多电池或其他存储元件所在的外壳内的温度。系统中的电池控制器20或其他控制器被配置为计算每个电池18的电荷水平，例如电荷状态。
32.每个电机4可以与电机控制器14相关联，电机控制器14被配置为控制电机的功率，例如其定子绕组的功率。电机控制器14被配置为控制电机4的功能和输出，例如控制电机输出的扭矩、电机4的转速以及向电机4供应和由其使用的输入电流、电压和功率。在一种布置中，电机控制器14控制通过引线15输送到定子绕组的电流，它将电能输入电机，以诱导和控制转子的旋转。
33.传感器可被配置为感测输送到电机4的功率，包括电流和电压。例如，电压传感器29可被配置为感测电机4的输入电压，而电流传感器28可被配置为测量电机4的输出电流。因此，可以计算输送到电机4的功率，该值可用于监测和控制电力推进系统2，包括用于监测和控制电机4。在所述示例中，电流传感器28和电压传感器29可以通信地连接到电机控制器14，以提供供应给电机的电压和供应给电机的电流的测量。电机控制器14被配置为提供适当的电流和/或电压，以满足控制电机4的需求。例如，可以在电机控制器14处从中央控制器12接收需求输入，例如基于在舵输入设备(例如油门杆38)处的操作员需求。在一些实施例中，电机控制器14、电压传感器29和电流传感器28可以集成到电机4的外壳中，在其他实施
例中，电机控制器14可以单独封装。
34.可以配置各种其他传感器来测量和报告电机4的参数。例如，电机4可以包括用于测量和/或确定扭矩、转速(电机转速)、电流、电压、温度、振动或任何其他参数的装置。在所描绘的示例中，电机4包括被配置为感测电机4的温度的温度传感器23、被配置为测量电机4的转速的速度传感器24和用于测量电机4的扭矩输出的扭矩传感器25。螺旋桨速度传感器26可被配置为测量螺旋桨10的转速。例如，螺旋桨速度传感器26和/或电机速度传感器24可以是霍尔效应传感器或其他旋转传感器，例如使用电容或电感测量技术。在一些实施例中，可以基于其他测量参数或特性计算一个或多个参数，例如电机4的速度、扭矩或功率。可以基于与电机的转速相关的功率特性来计算扭矩。
35.功率模式限制由控制系统11控制，例如由中央控制器12控制。电力推进系统2可以包括多个控制器，其通信连接并被配置为配合提供控制本文所述的电力船舶推进系统的方法。例如，电机控制器14、电池控制器20和中央控制器12可以作为分布式控制系统11进行配合，以完成对本文所述的船舶推进系统2的控制，从而实现所选功率使用限制，并保存功率存储系统16的电池功率。鉴于本公开，本领域的普通技术人员将理解，其他控制布置是可用的，并且本文所述的控制功能可以组合到单个控制器中，或者划分为通信连接的任意数量的多个分布式控制器。
36.在一些实施例中，各种传感设备23-25、26和28-29可以被配置为与本地控制器(例如电机控制器14或电池控制器20)通信，并且在其他实施例中，传感器23-25、26和28-29可以与中央控制器12通信，并且可以消除电机控制器14和/或电池控制器20中的一个或多个。控制器12、14、20(和/或传感器)可被配置为通过通信链路34(例如can总线或lin总线)进行通信，或通过控制器12、14、20之间的单个专用通信链路进行通信。在图2的示例中，电池控制器20通过专用通信链路34a与推进控制器12进行通信，并且还在通信链路34上进行通信以便能够与舵机设备等进行通信。
37.每个控制器可以包括处理器和存储设备或存储器，其被配置为存储用于控制和/或跟踪电力推进系统2运行的软件和/或数据。存储器可以包括易失性和/或非易失性系统，并可以包括以任何方法或技术实现的用于存储信息的可移动和/或不可移动介质。存储介质可以包括非瞬态和/或瞬态存储介质，例如包括随机存取存储器、只读存储器或可用于存储信息并可由指令执行系统访问的任何其他介质。输入/输出(i/o)系统提供控制系统11和外围设备之间的通信。
38.在图2所示的实施例中，中央控制器12是推进控制模块(pcm)，通过通信链路34(例如can总线)与电机控制器14通信。控制器还通过通信链路34从用户界面系统35中的一个或多个用户界面设备接收输入和/或与之通信，在一些实施例中，通信链路可以是用于控制器12、14、20之间通信的相同通信链路，或者可以是单独的通信链路。示例性实施例中的用户界面设备包括油门杆38和显示器40。在各种实施例中，舵机显示器40可以是例如船载管理系统(例如威斯康辛州丰迪拉克的水星海事公司(mercury marine of fond du lac,wisconsin)的vesselview
tm
)的一部分。提供了方向盘36，在一些实施例中，方向盘36还可以与控制器12通信，以完成对船舶驱动3的转向控制，该船舶驱动是众所周知的，并且通常被称为线控转向布置。在所描绘的实施例中，方向盘36是一种转向布置，其中方向盘36连接到转向致动器，该转向致动器通过转向电缆37使船舶驱动3转向。其他转向布置，例如各种线
控转向布置，在本领域是众所周知的，也可以替代实施。
39.功率存储系统16可进一步被配置为给不属于推进系统2的船舶1上的辅助设备供电。例如，辅助设备可以包括船舶上的舱底泵、船舱灯、立体声系统或其他娱乐设备、船舶上的热水器、冰箱、空调或其他气候/舒适控制设备、通信系统、导航系统等。一些或所有这些附属设备有时被称为“厂用负荷”，并且可能会消耗大量电池电量。在紧急耗尽模式下，控制系统可被配置为关闭或以其他方式停止向一个或多个厂用负荷设备的功率输送，以优化用于推进船舶的电池电量的使用，并且仅进行对推进和/或乘客安全至关重要的活动。
40.电池控制器20被配置为确定li电池18的电池电荷水平，例如基于单体电压测量。例如，电荷水平可被确定为电池18的电荷状态(soc)或功率存储系统16内所有电池18的平均soc。例如，控制器20可以通过跟踪一段时间内进出电池的能量数量来确定soc。这种方法通常被称为“库仑计数”，可用于放电曲线非常平坦的锂离子电池，因此仅基于电压测量可能难以确定soc。可替换地，在一些配置中，电荷水平可以是电池18的电压水平，例如测量的单体电压的平均值，或者电荷水平可以通过量化电池18中可用和/或剩余的存储能量的另一种方法来确定。
41.控制器被配置为保留li电池18的最低电荷水平，例如与li电池18的正常工作区域相关联的最低电压。因此，控制器配置为停止从li电池18到各种负载元件(例如包括船舶驱动3)的功率输送。例如，该系统可以包括电池断开开关21(图2)，其被配置为一旦电池电荷水平达到最低电荷水平就将li电池18与船舶驱动和/或其他负载设备断开。例如，电池断开开关21可以位于功率存储系统16的外壳17内，并被配置为将电池18与船舶上的负载断开，包括断开船舶驱动3。可替换地，电池断开开关21可以位于其他位置，例如功率存储设备16和一个或多个负载设备(包括船舶驱动)之间。控制器20可以被配置为：在没有选择紧急耗尽模式时，一旦电池电荷水平达到最低电荷水平，就打开将li电池连接到船舶驱动3的电池断开开关21。如果选择紧急耗尽模式，则电池连接开关闭合(如果先前打开的话)，并恢复向船舶驱动3的功率输送。
42.除非并且直到提供用户输入以启用紧急耗尽模式，否则来自li电池的功率输送仍然不可用。该系统包括用户输入设备，该用户输入设备被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入。例如，用户输入设备可以是与功率存储系统16相关联或连接到功率存储系统16的物理设备。图3描述了一个这样的实施例，其中用户输入设备是可定位为选择和取消选择紧急耗尽模式的选择器开关60。在所描绘的示例中，选择器开关60位于包含li电池18的功率存储系统16的外壳17上。在其他实施例中，选择器开关60可以位于其他位置，例如当功率存储系统16不容易接近时。例如，选择器开关60可以位于或靠近舵机，或者位于靠近功率存储系统16的船舶上。选择器开关60可在未选择紧急耗尽模式的位置和选择紧急耗尽模式的位置之间移动。在图3的示例中，当选择器开关60上的位置标记61与外壳上指示的选择位置标记63对齐时选择紧急耗尽模式。当标记61与启用正常操作的位置指示符62对齐时，取消选择紧急耗尽模式。
43.在其他实施例中，用户输入设备是用户界面显示器，其被配置为向用户呈现选择和取消选择紧急耗尽模式的选项。例如，显示器可以是舵机显示器。在其他实施例中，显示器可以是功率存储系统16的外壳17上的显示器，或者是用于提供有关功率存储系统16的信息的专用显示器。图4提供了设置在显示设备上(例如在舵机显示器40上)的数字用户界面
显示器70的一个实施例。数字用户界面显示器70包括可选元件71，该可选元件71可在显示器上选择以选择和取消选择、或启用或取消启用紧急耗尽模式。在一个实施例中，控制系统11可以被配置为一旦电池电荷水平达到阈值低值(例如等于或略大于最低电荷水平的预定电池电荷水平)，就向用户呈现选择选项以选择紧急耗尽模式。因此，用于选择紧急耗尽模式的选项只能在停止从li电池到船舶驱动的功率输送后提供，或者在其他实施例中紧接在停止来自li电池的功率输送之前提供。
44.系统可被配置为与用于选择紧急耗尽模式的用户输入设备相关联地向用户提供保修无效警告。保修无效警告可以是电池外壳上的固定警告标签，也可以在数字显示器上，并且被配置为向用户建议与选择紧急耗尽模式相关的电池保修政策和/或向用户建议选择该模式的负面影响，例如损坏电池。换言之，该系统可被配置为向用户建议选择紧急耗尽模式的严重性和/或验证用户选择该模式的意图并确认这样做的影响。在图3的示例中，警告标签65放置在与选择紧急耗尽模式相关联的选择位置标记63附近的外壳17上。标签提供保修无效警告，建议用户选择紧急耗尽模式可能导致电池保修无效或按比例计费。可以在数字显示器上提供类似的保修无效警告，如图4所示。保修无效警告85设置在可选元件71附近，以向用户建议电池保修政策和与选择紧急耗尽模式相关的影响。
45.系统可进一步被配置为一旦电池18由于达到最低电荷水平而与船舶驱动断开，则向用户提供通知。该通知可被配置为提示用户或向用户表明选项以启用紧急耗尽模式。在图3的示例中，指示灯67被配置为发光，以表明由于低电荷水平或低电池电压而不再从li电池18输送功率。led指示器被配置为：当看到其发光时，用户将注意到选择器开关60并将被提示考虑是否启用紧急耗尽模式。在图4的示例中，在数字用户界面显示器70上提供“故障”通知77，通知用户电池状况，并且由于低电池电荷水平(例如低soc)而停止输送。
46.系统可被配置为提供附加指示器，如充电状态指示器和被配置为通知用户紧急耗尽模式已启用的指示器。在图3的示例中，充电状态指示器69是一系列指示电池在空和满之间的充电状态的led。在一个实施例中，可以使用相同的充电状态指示器69来指示紧急耗尽模式被启用。例如，充电状态指示器69的一个或多个led可以以预定模式发光，例如闪烁，或者可以在紧急耗尽模式启用时以不同颜色发光。再举一个示例，当led 68是最后一个剩余发光灯时，led68指示为空，并且它可以被配置为在紧急耗尽模式启用时闪烁或改变颜色。可替换地，指示灯67可以被配置为一旦紧急耗尽模式被启用就闪烁或以其他方式改变发光。在系统被配置为在数字显示器(例如图4中的用户界面显示器70)上选择紧急储备模式的实施例中，可以控制数字显示器以提供电池充电状态的单独指示器和关于紧急耗尽模式的启用的单独通知。
47.在一些实施例中，系统可被配置为向用户提供取消选择紧急耗尽模式的通知，例如一旦满足预定重启条件。例如，通知可在舵机处的显示器40上提供，建议用户以最初选择的任何方式取消选择紧急耗尽模式，无论是通过物理开关(例如外壳17上的选择器开关60)，还是在数字用户界面显示器70上来取消选择。例如，预定重启条件可能是一旦船舶驱动被关闭并被重新打开，或进行键循环，在紧急耗尽模式启用后，在紧急耗尽模式启用时向li电池18输送充电电流和/或在紧急耗尽模式启用时电池电荷水平变得大于最低电荷水平。可替换地或另外地，系统可被配置为一旦满足预定重启条件就自动取消选择紧急耗尽模式。
48.当启用紧急耗尽模式时，控制系统11可被配置为控制电力船舶推进系统2，以限制电池18的放电速率，从而最大化用于推进的用电量。电力推进系统的各种参数可用于提供用户控制或自动实现的船舶功率控制功能，同时在功率存储系统中存储的剩余电量低时，处于适合于优化用电量的紧急耗尽模式。例如，控制系统11可以被配置为限制电池18提供的电量。可替换地或另外地，控制系统11可以被配置为控制电机4，使其不超过规定的瓦数或其他用电要求，或者不超过规定转速(rpm)或推力。因此，系统可以被配置为在紧急耗尽模式下管理从电池18汲取的电量。
49.在一些实施例中，系统被配置为创建在紧急耗尽模式启用和/或电池电荷水平低于最低电荷水平情况下的事件日志。例如，电池控制器20可被配置为记录此类事件，在本文中被称为低于noa事件(below noa incident)，以便创建紧急耗尽模式的启用记录。下面的noa事件日志跟踪与使用紧急耗尽模式相关的用户活动，并向维修技师提供有关在该模式下操作可能对电池造成的损坏的信息。系统可被配置为与每个低于noa事件相关联地存储与在该模式下和/或当电池电荷水平变得小于最低电荷水平时的电池使用有关的信息。例如，电池控制器20可以被配置为在紧急耗尽模式启用时存储低于最低电荷水平的运行时间和/或li电池的最低电池电荷水平中的至少一个。在一些实施例中，控制器20可被配置为周期性地存储电荷水平，以在电池在紧急耗尽模式下运行的整个期间跟踪它。
50.图5描述了控制电力船舶推进系统的方法100的一个示例。在步骤102处确定电池电荷水平，例如单个li电池18或包含多个li电池18的功率存储系统16的充电状态。在步骤104处将电池电荷水平与最低电荷水平进行比较。如果电池电荷水平保持在最低电荷水平之上，则在步骤105处提供功率输送，例如输送到推进船舶的船舶驱动3。一旦电池电荷水平变得小于或等于最低电荷水平，则执行步骤106以识别紧急耗尽模式是否被选择并因此已被用户启用。如果没有，则在步骤107处停止功率输送，包括停止从li电池18到船舶驱动3的功率输送。在步骤108处提供断开的通知，通知用户由于电池的低soc(例如点亮指示灯67)而切断功率输送。
51.一旦在步骤106处选择了紧急耗尽模式，则恢复功率输送，并允许电荷水平降至最低电荷水平以下，如步骤110所示。在步骤112处记录低于noa事件，例如包括选择紧急耗尽模式的输入的日期和时间、在紧急耗尽模式启用时的系统运行时间的记录(其可以是船舶驱动3的运行时间或任何推进负载和/或厂用负荷元件从功率存储系统16汲取功率的运行时间)、在紧急耗尽模式启用时的电荷水平的周期性存储、在紧急耗尽模式启用时记录的最低电荷水平等。
52.一旦在步骤114处满足重启条件，则在步骤116处向用户呈现取消选择紧急耗尽模式的通知。可替换地或另外地，系统可被配置为一旦满足预定重启条件就自动取消选择紧急耗尽模式。例如，预定重启条件可以是在选择紧急耗尽模式时键循环船舶驱动，在选择紧急耗尽模式时向li电池18输送充电电流，和/或在选择紧急耗尽模式时电池电荷水平变得大于最低电荷水平。
53.本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并使本领域技术人员能够制造和使用本发明。一些术语用于简洁、清晰和理解。除现有技术的要求外，不得从中推断出任何不必要的限制，因为此类术语仅用于描述性目的，且旨在进行广泛解释。本发明的可专利范围由权利要求书定义，并且可以包括本领域技术人员所遇到的其他示例。如果这些其
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技术特征：
1.一种电力船舶推进系统，所述电力船舶推进系统被配置为推进船舶，包括：锂离子(li)电池；具有由li电池供电的电机的船舶驱动；用户输入设备，其被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入；控制器，其被配置为：确定所述li电池的电池电荷水平；一旦所述电池电荷水平达到最低电荷水平，通过停止从所述li电池到所述船舶驱动的功率输送来为所述li电池保留与正常操作区域(noa)相关联的所述li电池的最低电荷水平；响应于对所述紧急耗尽模式的选择，当所述电池电荷水平低于所述最低电荷水平时，从所述li电池向所述船舶驱动输送功率。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为在选择所述紧急耗尽模式和/或在所述电池电荷水平变得小于所述最低电荷水平时，记录低于noa事件。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还被配置为与所述低于noa事件相关联地存储低于所述最低电荷水平的运行时间和所述li电池的最低电池电荷水平中的至少一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述用户输入设备是能定位为选择和取消选择所述紧急耗尽模式的选择器开关。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述选择器开关位于包含所述li电池的功率存储系统的外壳上。6.根据权利要求5所述的系统，还包括在邻近所述选择器开关的所述外壳上的保修无效警告，并向用户建议与选择所述紧急耗尽模式相关的电池保修政策。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述用户输入设备是用户界面显示器，所述用户界面显示器被配置为向用户呈现选择和取消选择所述紧急耗尽模式的选项。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还被配置为结合选择所述紧急耗尽模式的选项在所述用户界面显示器上提供保修无效警告，并向用户建议与选择所述紧急耗尽模式相关的电池保修政策。9.根据权利要求1所述的系统，其中，用户界面显示器被配置为一旦满足预定重启条件就向所述用户呈现取消选择所述紧急耗尽模式的通知。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述预定重启条件是在选择所述紧急耗尽模式时键循环所述船舶驱动、在选择所述紧急耗尽模式时向所述li电池输送充电电流、以及在选择所述紧急耗尽模式时所述电池电荷水平变得大于所述最低电荷水平中的至少一个。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为一旦满足预定重启条件，就自动取消选择所述紧急耗尽模式。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述预定重启条件是在选择所述紧急耗尽模式时键循环所述船舶驱动、在选择所述紧急耗尽模式时向所述li电池输送充电电流、以及在选择所述紧急耗尽模式时所述电池电荷水平变得大于所述最低电荷水平中的至少一个。13.一种控制电力船舶推进系统的方法，所述电力船舶推进系统被配置为推进船舶，所述方法包括：
在控制器处确定为船舶驱动供电的锂离子(li)电池的电池电荷水平；一旦所述电池电荷水平达到最低电荷水平，通过停止从li电池到所述船舶驱动的功率输送来为所述li电池保留与正常操作区域(noa)相关联的所述li电池的所述最低电荷水平；在所述控制器处接收选择紧急耗尽模式的用户输入；响应于对所述紧急耗尽模式的选择，当所述电池电荷水平低于所述最低电荷水平时，从所述li电池向所述船舶驱动输送功率。14.根据权利要求13所述的方法，其中，停止从所述li电池到所述船舶驱动的功率输送包括控制电池断开开关，以在未选择所述紧急耗尽模式时一旦所述电池电荷水平达到所述最低电荷水平，就断开所述li电池和所述船舶驱动之间的连接。15.根据权利要求14所述的方法，其中，停止所述最低电荷水平的保留包括：当选择所述紧急耗尽模式时，一旦所述电池电荷水平处于或低于所述最低电荷水平，就控制电池连接开关保持闭合。16.根据权利要求13所述的方法，还包括在选择所述紧急耗尽模式和/或在所述电池电荷水平变得小于所述最低电荷水平时，记录低于noa事件。17.根据权利要求16所述的方法，还包括，与记录的低于noa事件相关联地存储低于所述最低电荷水平的运行时间和所述li电池的最低电池电荷水平中的至少一个。18.根据权利要求13所述的方法，其中，选择所述紧急耗尽模式的所述用户输入是选择器开关的位置。19.根据权利要求13所述的方法，还包括与用于选择所述紧急耗尽模式的用户输入设备相关联地呈现保修无效警告，向用户建议与选择所述紧急耗尽模式相关的电池保修政策。20.根据权利要求13所述的方法，一旦满足预定重启条件，就向所述用户呈现取消选择所述紧急耗尽模式的通知。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述预定重启条件是在选择所述紧急耗尽模式时键循环所述船舶驱动、在选择所述紧急耗尽模式时向所述li电池输送充电电流、以及在选择所述紧急耗尽模式时所述电池电荷水平变得大于所述最低电荷水平中的至少一个。22.根据权利要求13所述的方法，还包括一旦满足预定重启条件，就自动取消选择所述紧急耗尽模式，其中，所述预定重启条件是在选择所述紧急耗尽模式时键循环所述船舶驱动、在选择所述紧急耗尽模式时向所述li电池输送充电电流、以及在选择所述紧急耗尽模式时所述电池电荷水平变得大于所述最低电荷水平中的至少一个。

技术总结
本发明公开了一种具有紧急耗尽模式的电力船舶推进系统和控制方法。一种电力船舶推进系统被配置为推进船舶，并包括锂离子(LI)电池、具有由LI电池供电的电机的船舶驱动以及被配置为接收选择紧急耗尽模式的用户输入的用户输入设备。该系统还包括控制器，该控制器被配置为确定LI电池的电池电荷水平，并且一旦电池电荷水平达到最低电荷水平，通过停止从LI电池到船舶驱动的功率输送，为LI电池保留与正常操作区域相关联的LI电池的最低电荷水平。响应于紧急耗尽模式的选择，当电池电荷水平低于最低电荷水平时，功率从LI电池输送到船舶驱动。功率从LI电池输送到船舶驱动。功率从LI电池输送到船舶驱动。


技术研发人员：史蒂文
受保护的技术使用者：布伦斯威克公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/3/30